没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
粒子群算法-面向节能的单多列车优化决策问题研究.pdf
1.该资源内容由用户上传,如若侵权请联系客服进行举报
2.虚拟产品一经售出概不退款(资源遇到问题,请及时私信上传者)
2.虚拟产品一经售出概不退款(资源遇到问题,请及时私信上传者)
版权申诉
0 下载量 68 浏览量
2022-05-02
07:01:00
上传
评论 1
收藏 2.63MB PDF 举报
温馨提示
试读
55页
粒子群算法-面向节能的单多列车优化决策问题研究.pdf
资源推荐
资源详情
资源评论
参赛密码
(由组委会填写)
第十二届
第十二届
“
“
中关村青联杯
中关村青联杯
”
”
全国研究生
全国研究生
数学建模竞赛
数学建模竞赛
题 目 面向节能的单/多列车优化决策问题研究
摘 要:
铁路运输消耗的总能量巨大,研究列车节能操作运行具有重要的理论意义和实际应
用价值。
针对问题一:分析了单列车运行过程中的能量转换机制。得到列车的牵引力做功与
制动力、阻力做功之间的关系。据此,建立了牵引力做功最小的耗能最低优化模型。考
虑到模型约束条件的复杂性,提出了基于模拟
-
优化思想的模型求解方法:首先,通过
模拟方法找到列车的可行运行工况;其次,采用布谷鸟优化算法优化了列车运行工况时
间切换点;最后,确定了列车最优运行速度距离曲线。所求结果显示,列车从
A
6
-A
7
站
以及
A
6
-A
8
站的最低能耗分别为
3.4×10
7
J
和
6.7×10
7
J
。
针对问题二:分析了多列车节能优化控制中列车运行时间以及列车制动牵引重叠时
间对能耗的影响。首先,基于“列车运行时间与耗能成反比”的基本规律,提出了缩短
列车停站时间以及采用单站最优速度距离曲线的基本节能控制策略;其次,通过控制列
车发车时间间隔实现了列车牵引制动重叠时间的最大化;最后,建立了多列车能量交换
重叠时间最大优化模型,并采用动态搜索方法结合布谷鸟优化算法对该模型进行了求
解,分别求得
100
列和
240
列列车总耗能最低的发车间隔,进而得到对应的发车时刻图
(如图
11
和图
12
所示)、列车速度距离曲线图(如图
10
和图
13~14
所示)。
针对问题三:首先,通过分析列车延误后优化控制问题中尽快恢复正点以及恢复期
间耗能最低两个基本目标,建立了列车延误时间最小以及能耗最低的多目标优化控制模
型;其次,以单列车从 A
2
到 A
3
站的运行过程为研究对象,以延误 10s 为模型输入,基
于模拟优化方法求解了列车延误后尽快恢复正点运行的最优速度距离曲线(如图 15 所
示);最后,对于延误时间为随机变量问题,建立了一个随机模拟模型,生成了大量样
本数据,以样本数学期望 7.5s 作为模型输入,重新拟定列车的最优速度距离曲线(如图
16 所示),并与延误之前的控制方案进行了对比。
关键词:列车节能优化;模拟优化;布谷鸟优化算法;动态搜索;多目标优化
1
目 录
1
问题重述
..........................................................................................................................- 1 -
2
问题假设
..........................................................................................................................- 2 -
3
符号说明
..........................................................................................................................- 2 -
4
问题分析
..........................................................................................................................- 4 -
5
模型的建立与求解
..........................................................................................................- 5 -
5.1
单列车能耗最低优化模型
......................................................................................- 5 -
5.1.1
模型建立
........................................................................................................- 5 -
5.1.2
模型求解
........................................................................................................- 7 -
5.1.3
结果分析
......................................................................................................- 10 -
5.2
多列车节能优化模型
............................................................................................ - 11 -
5.2.1
模型建立
...................................................................................................... - 11 -
5.2.2
模型求解
......................................................................................................- 15 -
5.2.3
结果分析
......................................................................................................- 16 -
5.3
列车延误优化控制模型
........................................................................................- 21 -
5.3.1
模型建立
......................................................................................................- 21 -
5.3.2
模型求解
......................................................................................................- 23 -
5.3.3
结果分析
......................................................................................................- 23 -
6
模型的评价与推广
........................................................................................................- 24 -
6.1
模型的优点
............................................................................................................- 24 -
6.2
模型的缺点
............................................................................................................- 25 -
6.3
模型的推广
............................................................................................................- 25 -
参考文献
..............................................................................................................................- 25 -
附 录
..................................................................................................................................- 27 -
附录
1
问题一(
1
)结果数据
..................................................................................- 27 -
附录
2
问题一(
2
)结果数据
..................................................................................- 30 -
附录
3
求解过程中主要程序
....................................................................................- 35 -
附录
3-1
第一题主要程序
..................................................................................- 36 -
附录
3-2
第二题主要程序
..................................................................................- 46 -
附录
3-3
第三题主要程序
..................................................................................- 49 -
更多数学建模资料请关注微店店铺“数学建模学习交流”
https://k.weidian.com/RHO6PSpA
- 1 -
1
问题重述
轨道交通系统的能耗是指列车牵引、通风空调、电梯、照明、给排水、弱电等设备
产生的能耗。根据统计数据,列车牵引能耗占轨道交通系统总能耗 40%以上。在低碳环
保、节能减排日益受到关注的情况下,针对减少列车牵引能耗的列车运行优化控制近年
来成为轨道交通领域的重要研究方向。
请从数学建模的角度进行探索,研究以下问题:
一.单列车节能运行优化控制问题
(1)请建立计算速度距离曲线的数学模型,计算寻找一条列车从 A
6
站出发到达
A
7
站的最节能运行的速度距离曲线,其中两车站间的运行时间为 110 秒,列车参数和
线路参数详见文件“列车参数.xlsx”和“线路参数.xlsx”。
(2)请建立新的计算速度距离曲线的数学模型,计算寻找一条列车从 A
6
站出发到
达 A
8
站的最节能运行的速度距离曲线,其中要求列车在 A
7
车站停站 45 秒,A
6
站和 A
8
站间总运行时间规定为 220 秒(不包括停站时间),列车参数和线路参数详见文件“列
车参数.xlsx”和“线路参数.xlsx”。
注:请将本问(1)和(2)得到的曲线数据按每秒钟一行填写到文件“数据格式.xlsx”
中红色表头那几列,并将该文件和论文一并提交。(请只填写和修改数据,一定不要修
改文件“数据格式.xlsx”的格式。其中计算公里标(m)是到起点的距离,计算距离(m)
是到刚通过的一站的距离)
二.多列车节能运行优化控制问题
(1)当 100 列列车以间隔 H={h
1
,h
2
,…,h
99
}从 A
1
站出发,追踪运行,依次经过 A
2
,
A
3
,最终到达 A
14
站,中间在各个车站停站最少 D
min
秒,最多 D
max
秒。间隔 H 各分量
的变化范围是 H
min
秒至 H
max
秒。请建立优化模型并寻找使所有列车运行总能耗最低的
间隔 H。要求第一列列车发车时间和最后一列列车的发车时间之间间隔为 T
0
=63900 秒,
且从 A
1
站到 A
14
站的总运行时间不变,均为 2086s(包括停站时间)。假设所有列车处
于同一供电区段,各个车站间线路参数详见文件“列车参数.xlsx”和“线路参数.xlsx”。
补充说明:列车追踪运行时,为保证安全,跟踪列车(后车)速度不能超过限制速
度
limit
V
,以免后车无法及时制动停车,发生追尾事故。其计算方式可简化如下:
- 2 -
min( , 2 )
limit line e
V V LB
其中,
line
V
是列车当前位置的线路限速(km/h),L 是当前时刻前后车之间的距离(m),
e
B
是列车制动的最大减速度(m/s
2
) 。
(
2
)接上问,如果高峰时间(早高峰
7200
秒至
12600
秒,晚高峰
43200
至
50400
秒)发车间隔不大于
2.5
分钟且不小于
2
分钟,其余时间发车间隔不小于
5
分钟,每天
240
列。请重新为它们制定运行图和相应的速度距离曲线。
三.列车延误后运行优化控制问题
接上问,若列车
i
在车站
A
j
延误
DT
i
j
(
10
秒)发车,请建立控制模型,找出在确
保安全的前提下,首先使所有后续列车尽快恢复正点运行,其次恢复期间耗能最少的列
车运行曲线。
假设
DT
i
j
为随机变量,普通延误(0<
DT
i
j
<10s)概率为 20%,严重延误(
DT
i
j
>10s)
概率为 10%(超过 120s,接近下一班,不考虑调整),无延误(
DT
i
j
=0)概率为 70%。
若允许列车在各站到、发时间与原时间相比提前不超过
10
秒,根据上述统计数据,如
何对第二问的控制方案进行调整。
2
问题假设
假设 1:列车运行过程中,无意外事故发生,不会出现非人为停车事故;
假设
2
:列车运行过程中,忽略重力做功;
假设 3:将列车当作质点,不考虑列车的自身长度;
假设 4:单列车节能优化控制问题,不考虑再生能源利用,与其他列车无能量交换;
假设
5
:多列车节能运行优化控制问题,各列车在同一站点区间内采用相同的运行策略;
3
符号说明
符号
符号含义
F
E
牵引力所做功
剩余54页未读,继续阅读
资源评论
普通网友
- 粉丝: 12w+
- 资源: 9335
上传资源 快速赚钱
- 我的内容管理 展开
- 我的资源 快来上传第一个资源
- 我的收益 登录查看自己的收益
- 我的积分 登录查看自己的积分
- 我的C币 登录后查看C币余额
- 我的收藏
- 我的下载
- 下载帮助
最新资源
- 微信小程序 - 图书管理系统源码.zip
- 微信小程序 - 图片自适应 ,富文本解析源码.zip
- 微信小程序 - 同乐居商城:购物车合算源码
- 1、根据输入的三条边值判断能组成何种三角形,并设计测试数据进行判定覆盖测试 三条边为变量a、b、c,范围为1≤边值≤10,不在范
- SQL server 练习题目8道(小白教学).zip
- Python 手写实现 iD3 决策树算法-根据信息增益公式.zip
- 411675952289057车联助手-小窗版(三星)3.5.1.apk
- 三种快速排序方法合并在一个文件中以便直接运行的Python代码示例
- 937712277954201实习5.word
- 2程序语言基础知识pdf1_1716337722703.jpeg
资源上传下载、课程学习等过程中有任何疑问或建议,欢迎提出宝贵意见哦~我们会及时处理!
点击此处反馈
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
信息提交成功